Електронні імпланти вже встигли стати частиною сучасної медицини: від пейсмекерів, які регулюють серцебиття, до інсулінових диспенсерів. І в той час, як ми рухаємося у майбутнє, де кіборги будуть реальністю, такі імпланти ставатимуть все типовішою частиною нашого життя. Але яким чином можна зарядити такий пристрій? Адже замінити батарею не так вже й легко, якщо кожного разу потрібна окрема хірургічна операція, просто щоб знайти цей імплант в тілі людини. Саме тому дослідники з Науково-технологічного університету імені короля Абдалли (KAUST, Саудівська Аравія) зараз працюють над створенням нових біоелектронних імплантів, які можна буде заряджати звуком крізь шкіру.
Це буде можливим завдяки тому, що для їх виготовлення використовується м’який біосумісний гідрогель, здатний поглинати звукові хвилі, які проходять крізь тіло ззовні всередину. Хоча дослідження ще перебуває на відносно ранньому етапі, науковці продемонстрували, що це цілком можливо. Генератори ультразвуку можна використовувати, щоб швидко заряджати звуком крізь шкіру електричні прилади, вживлені у тканини на глибину кількох сантиметрів, що і було зімітовано в умовах експерименту за допомогою шматка яловичини.
Біосумісність + електропровідність
«Ми показали, що максени (MXenes), які є новим класом двовимірних матеріалів, здатні поглинати енергію ультразвуку, який видають стандартні медичні ультразвукові зонди. А такі пристрої можна часто побачити як в лікарнях, так і вдома», – пояснив професор Хусам Німан Альшаріф (Husam Niman Alshareef).
«Ми поєднали максени з простим трибоелектричним мікропотужним генератором мікротоку. Це дозволило нам зарядити такий генератор дистанційно за допомогою ультразвуку, оскільки максени не потребують фізичного контакту і здатні заряджати генератор на відстані».
Гідрогелі складаються з полімерів, які формують тривимірну структуру, здатну утримувати велику кількість води. Це робить такий матеріал гнучким, здатним до розтягування й водночас біосумісним, тобто ані небезпечним, ані отруйним для живих тканин, а також наділеним хорошою електропровідністю. Завдяки цьому гідрогелі є надзвичайно корисним матеріалом для біоелектронних пристроїв.
«Наступна частина нашого дослідження полягає в тому, щоб вживити такі прилади лабораторним тваринам і перевірити їхню стабільність, довгострокову біосумісність та визначити, чи не розвиваються в цьому разі небезпечні реакції».
Зараз поки що рано однозначно говорити про те, що така технологія обов’язково буде використана у пейсмекерах чи нейростимуляторах майбутнього. Втім, науковці сповнені оптимізму, адже пацієнтам тоді не доведеться проходити складні операції лише для того, щоб замінити батарейки.
